Файл: Методические указания к выполнению самостоятельной работы для бакалавров 15. 03. 04 Автоматизация технологических процессов и производств.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 142
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
)
Определим на сколько уменьшился объём жидкости в прессе после упругого сжатия.
60
Определим объём жидкости в малом цилиндре за один ход поршня ручного насоса.
Определим число двойных ходов n поршня ручного насоса
Определим силу давления на поршень ручного насоса
Определим усилие F на рукоятку ручного насоса пресса
Расчёт равновесия жидкости в движущихся сосудах.
При движении сосуда в горизонтальном направлении с постоянным ускорением (замедлением) на жидкость, находящуюся в нём, действует сила тяжести и сила инерции. Свободная поверхность представляет собой наклонную плоскость, уравнение которой имеет вид
где C – постоянная величина; a – ускорение сосуда.
Гидростатическое давление в любой точке жидкости
где h– расстояние по вертикали от точки до свободной поверхности.
Сила давления на плоскую стенку в этом случае
)
,
где
и 
- расстояния по вертикали от центра тяжести стенки до свободной поверхности жидкости и до пьезометрической плоскости соответственно.
Пример расчёта.
В кузов автомобиля – самосвала до уровня
налит цементный раствор, плотностью ????=2200 кг/м3 . Определить наименьший допустимый путь торможения самосвала от скорости υ =36 км/ч до остановки исходя из условия, чтобы раствор не выплеснулся из кузова. Определить силу давления раствора на передний борт при торможении. Для упрощения принять, что кузов самосвала имеет форму прямоугольной коробки размерами
ℓ=2,5 м; h=0,8 м; ширина кузова b =1,8 м, а движение автомобиля прямолинейное , равнозамедленное.
Рисунок 3 Схема смещения груза при торможении.
Дано:
υ =36 км/ч; ℓ=2,5 м; h=0,8 м; : b =1,8 м ;
; ????=2200 кг/м3.
Решение:
На раствор в кузове действуют две силы: тяжести G, направленная вниз и инерции F = m·????, направленная вправо при торможении автомобиля. Решая дифференциальное уравнение поверхности уровня получаем, при X= ????, Y=0,
Z= - g.
,
Где
= 
–тангенс угла наклона свободной поверхности жидкости к горизонту, значение которого в условиях данной задачи равно
= 0.31
Следовательно замедление автомобиля ???? = ∙g
???? = 9.81·0.31=3.02м/с2 .
Длину торможения автомобиля найдём из уравнений равнозамедленного движения
, где 
.
Определим силу давления раствора на передний борт автомобиля
S;
F =
∙1.8∙0.8 =1.24∙
Н.
Расчёт расхода воды в водопроводе.
Расчет производим путем составления уравнения Бернулли для начального и конечного уровня жидкости в баках с учетом избыточного давления Ри . Затем определяем потери напора в трубе, учитывая местные и линейные потери. Получаем уравнение:
Где λ - коэффициент гидравлического трения, ξвх , ξзадв , ξвых - коэффициенты местных сопротивлений ,
-скорость течения воды в трубе, ℓ - длина трубы , d - диаметр трубы. . Напор 
, создаваемый в трубопроводе
под избыточным давлением Ри и перепадом
определим по формуле:
,
Где h - разность уровней в баках,
– избыточное давление в баке,
???? – плотность воды, g –ускорение свободного падения.
Пример расчёта.
Вода по трубопроводу подается из верхнего бака А в нижний бак Б под воды избыточным давлением Ри = 0,2 МПа. Разность уровней в баках h.
Определить расход воды, если коэффициент гидравлического трения λ = 0,03, коэффициент местных сопротивлений ξвх = 0,5; ξзадв = 2; ξвых = 1
диаметр трубы d = 75 мм, длина трубы ℓ.
Дано:
ℓ=20 м; h=6;
????=1000 кг/м3.
Решение:
Потери напора между верхним уровнем воды в баке А и уровнем воды в нижнем баке Б определим по уравнению:
Потери напора на трение в трубе и сумму местных потерь определяем по формуле:
Вычисляем выражение в скобках
м
Находим среднюю скорость течения воды в трубе
Определяем сечение трубопровода
Расход трубопровода
Расчёт гидропривода.
Совокупность гидромашин, гидроаппаратов и вспомогательных устройств , предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости, называется гидроприводом.
Гидромашинами называют машины, предназначенные для передачи энергии жидкости , они называются насосами, а машины, преобразующие энергию жидкости в другие виды энергии , называются гидродвигателями или турбинами.
Гидроаппаратами называются устройства , управляющие потоками жидкости в гидроприводе. К ним относятся: гидродроссели и гидроклапаны, предназначенные для управления расходом и давлением в потоке жидкости; гидрораспределители, используемые для изменения направления потока жидкости.
Вспомогательные устройства поддерживают работоспособность гидропривода в процессе эксплуатации (фильтры, теплообменные аппараты , сапуны) или показывают параметры работы привода (контрольно – измерительные приборы: манометры, расходомеры, термометры, датчики). К вспомогательным устройствам относятся также шланги, трубопроводы, соеденительная арматура.
Гидроприводы делят на два типа: гидродинамические (лопастные), их называют гидропередачи и объёмные гидроприводы. В транспортно – технологическом комплексе используют, главным образом, объёмные гидроприводы.
По характеру движения выходного звена гидроприводы делят на поступательные, вращательные и поворотные. В зависимости от этого для движения используют гидроцилиндры, гидромоторы и гидроповоротники.
Схема гидропривода
Гидроприводом можно управлять в процессе работы: изменять скорость движения выходного звена . Такие приводы называются регулируемыми. Если параметры работы не меняются, то привод будет нерегулируемый.
Различают два способа регулирования гидропривода: дроссельное и объёмное.
Дроссельное регулирование заключается в том, что часть подачи насоса отводится через дроссель или клапан на слив минуя гидродвигатель. При этом возможно два варианта включениия дросселя: последовательно с гидродвигателем и параллельно ему. При последовательном вкючении дросселя для привода поступательного движения скорость выходного звена определится по уравнению
,
где
– коэффициент расхода через дроссель; Sдр – площадь проходного сечения дросселя; Sп – площадь поршня со стороны нагнетания; F – нагрузка на выходном звене; Рн – давление на выходе из насоса. При параллельном включении дросселя скорость выходного звена определяется по уравнению
,
где Qн – подача насоса.
Объёмное или машинное регулирование осуществляется за счёт изменения рабочего объёма насоса или гидродвигателя либо того и другого вместе. Такое регулирование возможно только в гидропрводах вращения. Частота вращения вала гидромотора определяется уравнением
,
где nн – частота вращения насоса; Vн и Vм – соответственно максимальный рабочий объём насоса и гидромотора; eн и eм – безразмерный параметр регулирования насоса и гидромотора, равный отношению текущего значения рабочего объёма к максимального (изменяется от 0 до 1);
объёмный к.п.д. гидропривода , равный произведению объёмных к.п.д. насоса и гидромотора.
Коэффициент полезного действия гидропривода
равен отношеню мощности на выходном звене к мощности, потребляемой насосом . Для поступательного гидропривода
.
Для вращательного гидропривода
,
здесь Mн и Mм соответственно момент на валу насоса и гидродвигателя ;
F – усилие на штоке гидроцилиндра;
и − угловая скорость вращения вала насоса гидромотора.
К.п.д. гидропривода с машинным управлением учитывает объёмные, механические потери в гидромашинах и гидравлические потери давления в гидролиниях (трубопроводах, фильтрах, распределителях)
Определим на сколько уменьшился объём жидкости в прессе после упругого сжатия.
60 Определим объём жидкости в малом цилиндре за один ход поршня ручного насоса.
Определим число двойных ходов n поршня ручного насоса
Определим силу давления на поршень ручного насоса
Определим усилие F на рукоятку ручного насоса пресса
Расчёт равновесия жидкости в движущихся сосудах.
При движении сосуда в горизонтальном направлении с постоянным ускорением (замедлением) на жидкость, находящуюся в нём, действует сила тяжести и сила инерции. Свободная поверхность представляет собой наклонную плоскость, уравнение которой имеет вид
где C – постоянная величина; a – ускорение сосуда.
Гидростатическое давление в любой точке жидкости
где h– расстояние по вертикали от точки до свободной поверхности.
Сила давления на плоскую стенку в этом случае
) ,где
и - расстояния по вертикали от центра тяжести стенки до свободной поверхности жидкости и до пьезометрической плоскости соответственно.Пример расчёта.
В кузов автомобиля – самосвала до уровня
налит цементный раствор, плотностью ????=2200 кг/м3 . Определить наименьший допустимый путь торможения самосвала от скорости υ =36 км/ч до остановки исходя из условия, чтобы раствор не выплеснулся из кузова. Определить силу давления раствора на передний борт при торможении. Для упрощения принять, что кузов самосвала имеет форму прямоугольной коробки размерами
ℓ=2,5 м; h=0,8 м; ширина кузова b =1,8 м, а движение автомобиля прямолинейное , равнозамедленное.
Рисунок 3 Схема смещения груза при торможении.
Дано:
υ =36 км/ч; ℓ=2,5 м; h=0,8 м; : b =1,8 м ;
; ????=2200 кг/м3. Решение:
На раствор в кузове действуют две силы: тяжести G, направленная вниз и инерции F = m·????, направленная вправо при торможении автомобиля. Решая дифференциальное уравнение поверхности уровня получаем, при X= ????, Y=0,
Z= - g.
,Где
= –тангенс угла наклона свободной поверхности жидкости к горизонту, значение которого в условиях данной задачи равно = 0.31Следовательно замедление автомобиля ???? =
∙g???? = 9.81·0.31=3.02м/с2 .
Длину торможения автомобиля найдём из уравнений равнозамедленного движения
, где . Определим силу давления раствора на передний борт автомобиля
S;F =
∙1.8∙0.8 =1.24∙ Н. Расчёт расхода воды в водопроводе.
Расчет производим путем составления уравнения Бернулли для начального и конечного уровня жидкости в баках с учетом избыточного давления Ри . Затем определяем потери напора в трубе, учитывая местные и линейные потери. Получаем уравнение:
Где λ - коэффициент гидравлического трения, ξвх , ξзадв , ξвых - коэффициенты местных сопротивлений ,
-скорость течения воды в трубе, ℓ - длина трубы , d - диаметр трубы. . Напор , создаваемый в трубопроводепод избыточным давлением Ри и перепадом
определим по формуле: , Где h - разность уровней в баках,
– избыточное давление в баке, ???? – плотность воды, g –ускорение свободного падения.
Пример расчёта.
Вода по трубопроводу подается из верхнего бака А в нижний бак Б под воды избыточным давлением Ри = 0,2 МПа. Разность уровней в баках h.
Определить расход воды, если коэффициент гидравлического трения λ = 0,03, коэффициент местных сопротивлений ξвх = 0,5; ξзадв = 2; ξвых = 1
диаметр трубы d = 75 мм, длина трубы ℓ.
Дано:
ℓ=20 м; h=6;
????=1000 кг/м3.
Решение:
Потери напора между верхним уровнем воды в баке А и уровнем воды в нижнем баке Б определим по уравнению:
Потери напора на трение в трубе и сумму местных потерь определяем по формуле:
Вычисляем выражение в скобках
мНаходим среднюю скорость течения воды в трубе
Определяем сечение трубопровода
Расход трубопровода
Расчёт гидропривода.
Совокупность гидромашин, гидроаппаратов и вспомогательных устройств , предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости, называется гидроприводом.
Гидромашинами называют машины, предназначенные для передачи энергии жидкости , они называются насосами, а машины, преобразующие энергию жидкости в другие виды энергии , называются гидродвигателями или турбинами.
Гидроаппаратами называются устройства , управляющие потоками жидкости в гидроприводе. К ним относятся: гидродроссели и гидроклапаны, предназначенные для управления расходом и давлением в потоке жидкости; гидрораспределители, используемые для изменения направления потока жидкости.
Вспомогательные устройства поддерживают работоспособность гидропривода в процессе эксплуатации (фильтры, теплообменные аппараты , сапуны) или показывают параметры работы привода (контрольно – измерительные приборы: манометры, расходомеры, термометры, датчики). К вспомогательным устройствам относятся также шланги, трубопроводы, соеденительная арматура.
Гидроприводы делят на два типа: гидродинамические (лопастные), их называют гидропередачи и объёмные гидроприводы. В транспортно – технологическом комплексе используют, главным образом, объёмные гидроприводы.
По характеру движения выходного звена гидроприводы делят на поступательные, вращательные и поворотные. В зависимости от этого для движения используют гидроцилиндры, гидромоторы и гидроповоротники.
Схема гидропривода
Гидроприводом можно управлять в процессе работы: изменять скорость движения выходного звена . Такие приводы называются регулируемыми. Если параметры работы не меняются, то привод будет нерегулируемый.
Различают два способа регулирования гидропривода: дроссельное и объёмное.
Дроссельное регулирование заключается в том, что часть подачи насоса отводится через дроссель или клапан на слив минуя гидродвигатель. При этом возможно два варианта включениия дросселя: последовательно с гидродвигателем и параллельно ему. При последовательном вкючении дросселя для привода поступательного движения скорость выходного звена определится по уравнению
,где
– коэффициент расхода через дроссель; Sдр – площадь проходного сечения дросселя; Sп – площадь поршня со стороны нагнетания; F – нагрузка на выходном звене; Рн – давление на выходе из насоса. При параллельном включении дросселя скорость выходного звена определяется по уравнению ,где Qн – подача насоса.
Объёмное или машинное регулирование осуществляется за счёт изменения рабочего объёма насоса или гидродвигателя либо того и другого вместе. Такое регулирование возможно только в гидропрводах вращения. Частота вращения вала гидромотора определяется уравнением
,где nн – частота вращения насоса; Vн и Vм – соответственно максимальный рабочий объём насоса и гидромотора; eн и eм – безразмерный параметр регулирования насоса и гидромотора, равный отношению текущего значения рабочего объёма к максимального (изменяется от 0 до 1);
объёмный к.п.д. гидропривода , равный произведению объёмных к.п.д. насоса и гидромотора.Коэффициент полезного действия гидропривода
равен отношеню мощности на выходном звене к мощности, потребляемой насосом . Для поступательного гидропривода .Для вращательного гидропривода
,здесь Mн и Mм соответственно момент на валу насоса и гидродвигателя ;
F – усилие на штоке гидроцилиндра;
и − угловая скорость вращения вала насоса гидромотора. К.п.д. гидропривода с машинным управлением учитывает объёмные, механические потери в гидромашинах и гидравлические потери давления в гидролиниях (трубопроводах, фильтрах, распределителях)